SU1165967A1 - Method of measuring moisture content - Google Patents

Method of measuring moisture content Download PDF

Info

Publication number
SU1165967A1
SU1165967A1 SU833646937A SU3646937A SU1165967A1 SU 1165967 A1 SU1165967 A1 SU 1165967A1 SU 833646937 A SU833646937 A SU 833646937A SU 3646937 A SU3646937 A SU 3646937A SU 1165967 A1 SU1165967 A1 SU 1165967A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
electrodes
electrode
capacitance
measurement
moisture content
Prior art date
Application number
SU833646937A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владлен Семенович Ройфе
Константин Давидович Тухарели
Original Assignee
Научно-исследовательский институт строительной физики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт строительной физики filed Critical Научно-исследовательский институт строительной физики
Priority to SU833646937A priority Critical patent/SU1165967A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1165967A1 publication Critical patent/SU1165967A1/en

Links

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ твердых веществ при помощи емкостного трехэлектродного датчика, заключающийс  в том, что электроды устанавливают на исследуемом объекте в одной плоскости и на одной оси, причем второй электрод располагают между первым и третьим электродами так, что рассто ние между первым и вторым электродами меньше рассто ни  между вторым и третьим электродами , подают на электроды переменное напр жение , измер ют емкость между электродными парами и по результатам измерени  емкости рассчитывают влажность материала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  путем исключени  вли ни  на результат измерени  параметров поверхностного сло  вещества, на три электрода подают напр жени  одинаковой частоты и фазы, измен ют амплитуду напр жени  между первым и вторым электродами и по достижении минимального значени  емкости между ними производ т изS мерение емкостей между электродными па (Л рами.METHOD OF MEASURING MOISTURE solids using a capacitive three-electrode sensor, which implies that the electrodes are mounted on the object in the same plane and on the same axis, the second electrode being positioned between the first and third electrodes so that the distance between the first and second electrodes is less than nor between the second and third electrodes, alternating voltage is applied to the electrodes, the capacitance between the electrode pairs is measured and the moisture content of the material is calculated from the capacitance measurement results In order to improve the measurement accuracy by eliminating the influence on the measurement result of the parameters of the surface layer of a substance, voltages of the same frequency and phase are applied to three electrodes, the voltage amplitude between the first and second electrodes is changed and, when the minimum capacitance value is reached they are made from a measurement of the capacitances between the electrode pa (lm.

Description

1 - г1 - g

О)ABOUT)

сд со с: |cd with from: |

J 4J 4

Фиг. / Изобретение относитс  к физико-техническим измерени м и может быть использованы дл  измерени  влажности неоднородных по толщине материалов. Известен способ измерени  влажности путем создани  в материале электрического пол  между компланарными электродами емкостного датчика и измерени  его емкоети 1. Недостатком этого способа  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  сильным вли нием качества поверхности материала . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ измерени  влажности твердых веществ при помощи емкостного трехэлектродного датчика , заключающийс  в том, что электроды устанавливают на исследуемом объекте в одной плоскости и на одной оси, причем второй электрод располагают между первым и третьим электродами так, что рассто ние между первым и вторым электродами меньще рассто ни  между вторым и третьим электродами, подают на электроды переменное напр жение, измер ют емкость между электродными парами и по результатам измерени  емкости рассчитывают влажность материала 2. Недостатком известного способа  вл етс  невозможность исключени  вли ни  на результаты измерений поверхностного сло  переменной толщины, что обусловлено большой нелинейностью чувствительности датчика с компланарными электродами к диэлектрическим свойствам слоев материала, расположенных на разных глубинах. Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем исключени  вли ни  на результат измерени  параметров поверхностного сло  вещества. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  влажности твердых веществ при помощи емкостного трехэлектродного датчика, заключающемус  в том, что электроды устанавливают на исследуемом объекте в одной плоскости и на одной оси, причем второй электрод располагают между первым и третьим электродами так, что рассто ние между первым и вторым электродами меньше рассто ни  между вторым и третьим электродами, подают на электроды переменное напр жение, измер ют емкость между электродными парами и по результатам измерени  емкости рассчитывают влажность материала, на три электрода подают напр жени  одинаковой частоты и фазы, измен ют амплитуду напр жени  между первым и вторым -электродами и по достижению минимального значени  емкости между ними производ т измерение емкостей между электродными парами . На фиг. 1 изображено пространственное распределение электрических полей в слое исследуемого -материала при использовании трехэлектродного датчика; на фиг. 2 - блоксхема устройства, реализующего предлагаемый способ. Трехэлектродный датчик состоит из электродов 1-3, размещенных на исследуемом объекте 4. При этом создаютс  одновременно два электрических пол  - основное и дополнительное. Основное поле, создаваемое между электродами 1 и 3, под действием разности потенциалов fi - fj имеет сравнительно большую глубину проникновени  в объект. Дополнительное поле, создаваемое между электродами 1 и 2, под действием разности потенциалов Af -fz-fi имеет сравнительно малую глубину. Если f2 1 О силовые линии дополнительного пол  направлены навстречу силовым лини м основного пол , поэтому в поверхностном слое материала объекта вследствие суперпозиции полей происходит их взаимна  компенсаци . Регулиру  величину потенциала fa на электроде 2, измен ют напр женность дополнительного пол , при этом мен етс  его глубина проникновени , что позвол ет компенсировать основное поле на заданную глубину. При этом измер етс  емкость между электродами 1 и 3 и при достижении емкостью минимального значени  paсчитываетс , суммарна  емкость С датчика по формуле Сх Cs +/С„ + C,j - Cjj . где С-баластова  емкость датчика (подложки , проводов, и т.п.); Сц-собственна  частична  емкость электрода 1; С,ц- частична  емкость между электродами 1 и 3; С1г,частична  емкость между электродами 1 и 2. Далее по результатам измерени  Сх определ етс  влажность материала. В силу того, что напр женность электрического пол , создаваемого компланарной системой электродов, максимальна на поверхности материала и нелинейно убывает по его толщине, в емкости Сц и Cij существенный вклад вносит поверхностный слой материала объекта, диэлектрические свойства которого могут заметно отличатьс  от остальной массы материала. Емкость целиком определ етс  свойствами поверхностного сло  материала. Регулиру  напр жение на электроде 2, добиваютс  практически полного устранени  вли ни  на результаты измерений поверхностного сло  материала. Измеритель 5 емкости соединен с измерительным электродом 1. Между измерительным электродом 1 и охранным электродом 2FIG. The invention relates to physicotechnical measurements and can be used to measure the moisture content of materials of heterogeneous thickness. A known method for measuring humidity by creating an electric field in the material between coplanar electrodes of a capacitive sensor and measuring its capacitance 1. The disadvantage of this method is the low measurement accuracy due to the strong influence of the quality of the material surface. The closest to the invention to the technical essence is a method for measuring the moisture content of solids using a capacitive three-electrode sensor, namely, that the electrodes are mounted on the object under investigation in one plane and on the same axis, the second electrode being positioned between the first and third electrodes so that the distance between the first and second electrodes is less than the distance between the second and third electrodes, alternating voltage is applied to the electrodes, the capacitance between the electrode pairs is measured and, as a result The tatam of capacitance measurement calculates the moisture content of material 2. A disadvantage of this method is that it is impossible to exclude the results of measurements of the surface layer of variable thickness, due to the large non-linear sensitivity of the sensor with coplanar electrodes to the dielectric properties of material layers located at different depths. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the effect on the measurement result of the parameters of the surface layer of a substance. This goal is achieved by the fact that according to the method of measuring the moisture content of solids using a capacitive three-electrode sensor, the principle is that the electrodes are mounted on the test object in the same plane and on the same axis, the second electrode being positioned between the first and third electrodes so that the distance between the first and second electrodes is less than the distance between the second and third electrodes, alternating voltage is applied to the electrodes, the capacitance between the electrode pairs is measured and, based on the measurement results Capacity calculated moisture material is fed to the three electrode voltages of the same frequency and phase, an amplitude is varied between a first voltage and a second electrode and an achievement of a minimum value of capacitance between them is produced, measurement of capacitance between the electrode pairs. FIG. 1 shows the spatial distribution of electric fields in the layer of the material under study using a three-electrode sensor; in fig. 2 - block device that implements the proposed method. The three-electrode sensor consists of electrodes 1-3 placed on the object under study 4. At the same time, two electric fields are created - the main and the additional one. The main field created between electrodes 1 and 3, under the action of the potential difference fi - fj, has a relatively large depth of penetration into the object. The additional field created between electrodes 1 and 2, under the action of the potential difference Af -fz-fi, has a relatively small depth. If f2 1 О the power lines of the additional field are directed towards the power lines of the main field, therefore, in the surface layer of the material of the object, due to the superposition of the fields, they are mutually compensated. By adjusting the magnitude of the potential fa on the electrode 2, the strength of the additional field is changed, and its penetration depth changes, which makes it possible to compensate the main field to a predetermined depth. In this case, the capacitance between electrodes 1 and 3 is measured and when the capacitance reaches its minimum value, the total capacitance C of the sensor is calculated by the formula Cx Cs + / C „+ C, j - Cjj. where C is the ballast capacitance of the sensor (substrate, wires, etc.); Sc-own partial capacitance of electrode 1; C, c is a partial capacitance between electrodes 1 and 3; C1g, partial capacitance between electrodes 1 and 2. Next, based on the measurement results Cx, the humidity of the material is determined. Since the electric field generated by the coplanar system of electrodes is maximal on the surface of the material and nonlinearly decreases in its thickness, the surface layer of the material of the object makes a significant contribution to the capacitance of the SC and Cij, the dielectric properties of which can differ significantly from the rest of the material mass. Capacity is entirely determined by the properties of the surface layer of the material. By regulating the voltage on the electrode 2, the results of measurements of the surface layer of the material are almost completely eliminated. The meter 5 of the container is connected to the measuring electrode 1. Between the measuring electrode 1 and the guard electrode 2

включены последовательно соединенные повторитель 6 напр жени  и усилитель 7. Усилитель 7 выполнен с переменным коэффициентом ускорени  от 1 до 1,5.connected in series are a voltage follower 6 and an amplifier 7. The amplifier 7 is made with a variable acceleration factor from 1 to 1.5.

В результате суперпозиции встречных полей в поверхностном слое материала поле отсутствует, поэтому изменение свойств этого сло  также, как качество поверхности неAs a result of the superposition of opposing fields in the surface layer of the material, the field is absent; therefore, the change in the properties of this layer as well as the quality of the surface does not

оказывает вли ни  на результаты измерени  емкости между электродами 1 и 3.influences the measurement results of capacitance between electrodes 1 and 3.

Повышение точности и достоверности результатов измерени  предлагаемым способом позвол ет уменьшить общее число результатов измерений при исследовании объектов на влажность и тем самым повысить производительность труда.Improving the accuracy and reliability of measurement results by the proposed method allows to reduce the total number of measurement results in the study of objects for humidity and thereby increase labor productivity.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ твердых веществ при помощи емкостного трехэлектродного датчика, заключающийся в том, что электроды устанавливают на исследуемом объекте в одной плоскости и на одной оси, причем второй элект- род располагают между первым и третьим электродами так, что расстояние между первым и вторым электродами меньше расстояния между вторым и третьим электродами, подают на электроды переменное напряжение, измеряют емкость между электродными парами и по результатам измерения емкости рассчитывают влажность материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния на результат измерения параметров поверхностного слоя вещества, на три электрода подают напряжения одинаковой частоты и фазы, изменяют амплитуду напряжения между первым и вторым электродами и по достижении минимального значения емкости между ними производят из- g мерение емкостей между электродными парами.METHOD FOR MEASURING HUMIDITY OF SOLIDS using a capacitive three-electrode sensor, which consists in the fact that the electrodes are mounted on the test object in one plane and on the same axis, the second electrode being placed between the first and third electrodes so that the distance between the first and second electrodes is less the distance between the second and third electrodes, an alternating voltage is applied to the electrodes, the capacitance between the electrode pairs is measured, and the moisture content of the material is calculated from the capacitance measurements, excellent in that, in order to increase the accuracy of the measurement by eliminating the influence of the parameters of the surface layer of the substance on the measurement result, voltages of the same frequency and phase are applied to the three electrodes, the voltage amplitude is changed between the first and second electrodes, and upon reaching the minimum capacitance between them, g measurement of capacitances between electrode pairs. SU „„1165967SU „„ 1165967
SU833646937A 1983-09-29 1983-09-29 Method of measuring moisture content SU1165967A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833646937A SU1165967A1 (en) 1983-09-29 1983-09-29 Method of measuring moisture content

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833646937A SU1165967A1 (en) 1983-09-29 1983-09-29 Method of measuring moisture content

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1165967A1 true SU1165967A1 (en) 1985-07-07

Family

ID=21083482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833646937A SU1165967A1 (en) 1983-09-29 1983-09-29 Method of measuring moisture content

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1165967A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732477C1 (en) * 2019-12-31 2020-09-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Method and device for measuring absolute moisture content of materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
4. Матис И. Г. Электроемкостные преобразователи дл неразрушающего контрол . Рига, «Зинатне, 1977, с. 180-182. 2. Авторское свидетельство СССР № 384063, кл. G 01 N 27/22-, 1972 (прототип). *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732477C1 (en) * 2019-12-31 2020-09-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Method and device for measuring absolute moisture content of materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1030795C (en) Dynamic and non-contact measurement of displacement or of permittivity by use of capacitive sensor
GB2278235B (en) Method and device for biochemical sensing
RU96103368A (en) METHOD OF NON-CONTACT DYNAMIC MEASUREMENT OF A DIELECTRIC CONSTANT USING A CAPACITIVE SENSOR
US3048775A (en) Apparatus for measuring small distances
EP0815458B1 (en) Determining the dielectric properties of wood
SU1165967A1 (en) Method of measuring moisture content
US3354388A (en) Method for measuring the moisture content of wood
US3255410A (en) System and method for measuring a property of dielectric material by periodically and alternately applying signals at different frequencies to a capacitance probe and measuring the difference in output signals while maintaining the average amplitude of the output signals constant
Du et al. Dielectrometry measurements of effects of moisture and anti-static additive on transformer board
SU1749810A1 (en) Method of determining moisture content
RU2716865C1 (en) Device for measuring moisture content of loose substance
RU2303787C1 (en) Method for measuring of dielectric penetrability of liquid and flat solid dielectrics
SU842541A1 (en) Soil humidity volume converter
SU642639A1 (en) Moisture-content sensor
SU927018A1 (en) Method of measuring wire diameter
SU1073674A1 (en) Capacitive pickup for measuring physical chemical properties of porous and loose substances
GB1381921A (en) Apparatus for determination of the density of inplace materials by measurement of their dielectric strength
SU1471152A1 (en) Method of determining charge density in dielectrics
SU1191845A1 (en) Method of determining full charge and its distribution centre in dielectrics
SU1109677A1 (en) Method of measuring electric field strength
JPH07190981A (en) Lumber moisture content measuring instrument
JPS61233323A (en) Method for measuring solution level
SU924628A1 (en) Method of measuring piezoceramic material mechanical quality
SU1506388A1 (en) Method of measuring dielectric permittivity of solid materials
SU363046A1 (en) ALL-UNION